USH-8 so er - GWU-Umwelttechnik GmbH

so
er
M E S S T E C H N I K
USH-8
Ultraschall Schneehöhensensor liefert
kontinuierliche Daten zur aktuellen
Schneehöhe.
Eigenschaften und Vorteile
» Kontinuierliche und berührungslose Ultraschall Schneehöhenmessung
» Zuverlässiger Sensor in Extrembedingungen
• Robuste abgedichtete Keramik Membran
• Korrekte Messung bei Schneefall und
schwierigen Reflexionsbedingungen
• Schutzschild gegen Eis & Schneebehang
• Integrierter Blitzschutz
» Hohe Messgenauigkeit
• Integrierte Temperaturkompensation
» Energiesparender Sensorbetrieb
• „Standby“ zwischen den Messphasen
• Optimal für solarversorgte Stationen
» Einfache Sensorintegration
• Analoge und digitale Schnitstellen
• Parametrierung via Hyperterminal
Einführung
Grundlagen der Schneehöhenmessung
Die Erfassung der Schneehöhe ist ein wichtiger Parameter zur Erfassung der Schneedecke im Gelände. Ihre
Ausbildung unterliegt starken räumlichen und zeitlichen
Schwankungen. Einflussfaktoren sind hierbei die Entwicklung der Schneedecke unter dem Einfluss des weiteren Wettergeschehens (Lufttemperatur, Wind, Strah-
lung…), die Geländebeschaffenheit sowie die räumliche
Verteilung der Niederschläge in einem Gebiet. Aufgrund
dieser Faktoren ist die Auswahl der geeigneten Messstelle maßgeblich verantwortlich dafür, ob diese repräsentativ für eine Örtlichkeit ist.
Messprinzip und Messgenauigkeit
Das Messprinzip des Sensors beruht auf der Laufzeitmessung eines Ultraschallimpulses. Der Sensor sendet mehrere energiereiche Impulse zur Schneedecke
und empfängt danach die von ihr reflektierten Signale.
Anhand der benötigten Laufzeit der Ultraschallsignale
errechnet der USH-8 Sensor die aktuelle Schneehöhe.
Die Lufttemperatur übt dabei einen enormen Einfluss auf
die Laufzeit des Ultraschallimpulses aus. Der Schneehöhensensor verfügt deshalb über eine integrierte Temperaturkompensation. Diese bezieht den Einfluss der
Lufttemperatur auf die Laufzeit der Ultraschallsignale in
die Berechnung der Schneehöhe mit ein. Die Berechnung erfolgt im Sensor, sodass das Ausgabesignal die
bereits aufbereitete Schneehöhe liefert. Dadurch werden optimale Messergebnisse mit einer Genauigkeit
von 0,1 % (FS) erzielt.
Abb. 1: Signalverarbeitung des USH-8 Schneehöhensensors.
Zuverlässiger Sensor für Extrembedingungen
Der USH-8 Sensor verfügt auch bei extremen Umweltbedingungen über eine hohe Betriebssicherheit
und ermöglicht damit eine dauerhaft zuverlässige
Messwerterfassung. Diese erfolgt mit energiereichen
50 kHz Ultraschallimpulsen und liefert zuverlässige
Ergebnisse auch unter schwierigsten Reflexionsverhältnissen wie bei Pulver- oder Neuschneedecken. Durch ernergiereiche Ultrschallimpulse wird
eine
Vereisung der Ultraschallmembran und des
Sensorkopfes verhindert. Weiterhin kompensiert eine
intelligente Messwertaufbereitung mittels Filterung
Schnee- oder Regenniederschläge, die während der
Messung im Signalweg des Ultraschallimpulses auftreten. Damit ist auch bei Niederschlägen eine korrekte
Messung gewährleistet und es zeigen sich keine negativen Auswirkungen auf das Messergebnis.
Energiesparender Sensorbetrieb
Der USH-8 Sensor wechselt während seines Betriebes
automatisch zwischen Mess- und „Standby“ Betrieb.
Der Datenlogger darf den Sensor nicht ein- und ausschalten. Damit wird ein äußerst energiesparender Betrieb erreicht. Zur Messwertübergabe wird der USH-8
vom Datenlogger mittels „Übergabe-Pin“ aktiviert. Für
den Messbetrieb eines Tages werden bei minütlicher
Sommer GmbH | www.sommer.at | [email protected]
Messung nur 0,5 Ah benötigt. Zwischen den Messphasen schaltet der Sensor automatisch in den „Stand by“
Betrieb mit <1 mA Verbrauch. Mit diesen energieökonomischen Eigenschaften ist der Sensor bestens für
den Einsatz in energieautarken Messstationen mit Solarversorgung geeignet.
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Auswahl der Messtelle und Montage
Auswahl der Messtelle
Die richtige Auswahl und Platzierung der Messstelle ist von sehr großer Bedeutung. Das zu erfassende
Messfeld sollte möglichst flach, windgeschützt und lawinensicher sein. Steile Hänge, Mulden, Geländekanten oder große Felsen in unmittelbarer Nähe zur Messstelle sollten vermieden werden. Eine starke Neigung
des Schneefelds birgt die Gefahr, dass die Schneedecke ins Rutschen kommen kann und damit das Messergebnis verfälscht wird. Um eine einwandfreie Mes-
sung zu gewährleisten, muss der Sensor parallel zum
Boden ausgerichtet werden. Geringfügige Neigungen
des Untergrunds können durch eine korrekte Ausrichtung des Sensors, mittels der mitgelieferten Halterung,
kompensiert werden. Weiters sollte die zu erwartende
Schneehöhe an der Messstelle im Voraus abgeschätzt
werden, um die geeignete Montagehöhe des Sensors
zu gewährleisten.
Montage
Der Sensor wird bereits kalibriert (Temperaturkompensation) und vorkonfiguriert ausgeliefert. Neben den kundenspezifischen Einstellungen (Schnittstelle, Protokoll,
...) muss nach der Installation nur noch der Nullpunkt
vor Ort parametriert werden. Dies geschieht einfach und
komfortabel über das Windows Hyperterminal.
Die optimale Montagehöhe des Sensors liegt bei 3 m
oder mehr. Maximal zulässig ist eine Montagehöhe von
11m. Dabei muss der sich ändernde Durchmesser des
Messfelds beachtet werden. Um das Messfeld nicht zu
stören, müssen zwei Abstände beim Stationsaufbau unbedingt beachtet werden. Zum einen ist dies der Abstand
zwischen Sensor und Messfeld, zum anderen der Abstand zwischen Sensor und Mast / Mastfundament. Bei
der Störung des Messfeldes kann es zu unerwünschten
Reflektionen und damit zu einer Verfälschung der Messwerte kommen. Auch Objekte in der Nähe des Messfeldes (z.B. Geländekanten, Gebäude ...) erzeugen
Schneeverwehungen und damit unerwünschte Messfeldstörungen.
Das Material der Messfeldoberfläche sollte repräsentativ
für das zu untersuchende Gebiet sein, da unterschiedliche Oberflächenmaterialien ein unterschiedliches Abtauverhalten der Schneedecke hervorrufen und so zu
einer Verfälschung des Messwertes führen können. Für
Messungen im natürlichen Gelände empfehlen wir feinen
Kies oder Schotter zur Vorbereitung der Messfeldoberfläche.
Einfache Integration in bestehende Wetterstation
Der Messwert des USH-8 Schneehöhensensors kann
wahlweise mittels einer analogen (4 - 20 mA Signal) oder
einer digitalen Schnittstelle (RS 232) in eine bereits bestehende Station integriert werden. Die im Lieferumfang enthaltene Masthalterung ermöglicht zudem eine
einfache Montage.
Sensorhöhe H
(m)
Messfeld Ø
(m)
Mindestabstand
AF (m)
2
0,4
1,0
3
0,6
1,2
4
0,8
1,4
5
1,1
1,6
6
1,3
1,8
7
1,5
2,0
8
1,7
2,2
9
1,9
2,4
10
2,1
2,6
11
2,3
2,8
Abb. 2: Übersicht der Montagemaße des USH-8 Sensors.
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Technische Daten
Allgemein
Energieversorgung
Versorgungsspannung: 10,5 ... 15 VDC
Stromaufnahme: max. 200 mA (Messphase ca. 3 sek); <1 mA (Standby)
Energieverbrauch: 0,5 Ah / Tag (bei Messintervall 1min)
Arbeitstemperatur
-40 ... 60 °C
Gehäuse
Maße: Ø 110 mm, Länge 350 mm
Material: Aluminium eloxiert
Gewicht: 1,6 kg
Schutzart
IP 66
Blitzschutz
Integriert (Ableitvermögen 0,6 kW)
Schneehöhenmessung
Messbereich Schneehöhe
0 ... 10 m
Mindestabstand zur max. zu er1 m
wartenden Schneehöhe
Messgenauigkeit
0,1 % (FS)
Messwertauflösung
1 mm
Messprinzip
Ultraschall (Frequenz 50 kHz; Abstrahlwinkel 12°)
Integrierte Kompensation der Lufttemperatur
Temperatursensor
Integrierter Lufttemperatursensor in selbstbelüftetem Radiationsschild
Messbereich
-40 ... 60 °C
Messwertauflösung
0,1 °C
Nichtlinearität
≤ 0,15 %
Zubehör (nicht im Preis enthalten)
Mastausleger
Mastausleger mit Kippfunktion zur komfortablen Sensormontage und -wartung:
Aufnahme für Mast Ø 114 mm,
Feuerverzinkt,
Maße: Ø 61 mm (2“), Länge: 1600 mm Schnittstellen
Analog
Schneehöhenmessung
4 - 20mA Signal
Auflösung: 12 Bit
max. Bürde: 300 Ω
Digital
Schneehöhenmessung; Lufttemperatur; Qualitätsparameter
RS 232: serielle Schnittstelle
Protokoll: Verschiedene ASCII Formate
Verpackung
Karton (mm)
Abmaße: 475 x 225 x 255 mm
Gewicht: ca. 3,4 kg (Brutto)
Produktinformation | © Sommer GmbH | Technische Änderungen vorbehalten | V-02/2015
Sommer GmbH | Straßenhäuser 27 | A-6842 Koblach | +43(0)5523 55989 | www.sommer.at
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